[發(fā)明專利]寬帶光學(xué)軌道角動(dòng)量復(fù)用及解復(fù)用方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110057196.8
• 申請(qǐng)日: 2021-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN112910598B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳書青;吳海生;謝智強(qiáng);賀炎亮;劉俊敏;蘇明樣;楊博;李瑛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): H04J14/06
• 分類號(hào): H04J14/06;H04B10/11
• 代理公司: 深圳市君勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 徐凱凱;王永文

本發(fā)明公開了一種寬帶光學(xué)軌道角動(dòng)量復(fù)用及解復(fù)用方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，通過(guò)多個(gè)獨(dú)立偏振、獨(dú)立波長(zhǎng)光源發(fā)出信號(hào)光，從不同角度入射到超表面光柵上，生成不同拓?fù)浜蓴?shù)的OAM光束并在0級(jí)衍射方向合成一束同軸光束，射出，實(shí)現(xiàn)OAM復(fù)用；所述同軸光束入射到與所述超表面光柵上，所述OAM光束在不同衍射級(jí)次上被還原成高斯光，經(jīng)過(guò)小孔濾波后獲得信號(hào)光，實(shí)現(xiàn)OAM解復(fù)用，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。解決了現(xiàn)有技術(shù)中寬帶光學(xué)軌道角動(dòng)量復(fù)用及解復(fù)用系統(tǒng)復(fù)雜性的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軌道角動(dòng)量信道復(fù)用及解復(fù)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其寬帶光學(xué)軌道角動(dòng)量復(fù)用及解復(fù)用方法及裝置。

背景技術(shù)

攜帶OAM(orbital angular momentum)的渦旋光束具有圓環(huán)型強(qiáng)度分布和螺旋相位波前exp(ilθ)，其中l(wèi)是拓?fù)浜蓴?shù)，θ是方位角。光的OAM可以作為自由空間光通信的獨(dú)立信息載體來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于OAM模式的物理無(wú)限性，它將為超高容量自由空間光通信通信帶來(lái)前所未有的機(jī)遇。

OAM模式作為通信信道具有高比特率和低誤碼率的優(yōu)點(diǎn)。隨著OAM復(fù)用通信而產(chǎn)生的一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題是OAM波束的產(chǎn)生和復(fù)用/解復(fù)用。傳統(tǒng)上，產(chǎn)生/解復(fù)用的方法是基于體光學(xué)元件，如Q板、螺旋相位板和柱面模式轉(zhuǎn)換器，但通常價(jià)格昂貴，只對(duì)特定的偏振狀態(tài)做出響應(yīng)。此外，多個(gè)光耦合器將多通道OAM光束分開產(chǎn)生再同軸組合，造成額外的能量損耗。其體積大、光學(xué)元件數(shù)量多，也進(jìn)一步限制了其在當(dāng)今集成化趨勢(shì)光通信中的應(yīng)用。為了解決這一問(wèn)題，一種解決方案是用平板光學(xué)元件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光學(xué)元件。近年來(lái)，人們對(duì)芯片級(jí)的OAM產(chǎn)生進(jìn)行了大量的研究，例如，達(dá)曼光學(xué)渦旋光柵(Dammann optical vortexgrating，DOVG)等二元光學(xué)器件也被用于OAM模分復(fù)用。然而，由于相位差是由材料的折射率、厚度和入射光的波長(zhǎng)決定的，它不能作為一種寬帶響應(yīng)的光學(xué)器件。另一項(xiàng)基于標(biāo)準(zhǔn)絕緣體上硅平臺(tái)上的介質(zhì)橢圓諧振器的研究產(chǎn)生的OAM光束也表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，通過(guò)疊加多個(gè)叉型光柵得到相應(yīng)的位相分布，然后通過(guò)相位-旋轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)關(guān)系(P-B相位)得到亞表面單元結(jié)構(gòu)的排列，從而實(shí)現(xiàn)了寬帶OAM波束的復(fù)用和解復(fù)用；然而，隨著多路復(fù)用信道數(shù)的增加，能量利用效率降低，高級(jí)次的中心亮點(diǎn)的能量十分微弱，并且由于遵循P-B相位原理，它是一種偏振敏感的多路復(fù)用器和解復(fù)用器。因此，需要大量的半波片或四分之一波片等偏振控制器件來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中光束的偏振狀態(tài)，這進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。所以在實(shí)際通信應(yīng)用中，考慮到實(shí)際通信情況的復(fù)雜性，現(xiàn)有技術(shù)還有不足。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種寬帶光學(xué)軌道角動(dòng)量復(fù)用及解復(fù)用方法及裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中寬帶光學(xué)軌道角動(dòng)量復(fù)用及解復(fù)用中系統(tǒng)復(fù)雜性的問(wèn)題。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明提供一種寬帶光學(xué)軌道角動(dòng)量復(fù)用及解復(fù)用方法，其中，包括：

多個(gè)獨(dú)立偏振、獨(dú)立波長(zhǎng)光源發(fā)出信號(hào)光；

所述信號(hào)光從不同角度入射到超表面光柵上，生成不同拓?fù)浜蓴?shù)的OAM光束；

所述OAM光束在0級(jí)衍射方向合成一束同軸光束射出，實(shí)現(xiàn)OAM復(fù)用；

所述同軸光束入射到所述超表面光柵上，OAM光束在不同衍射級(jí)次上被還原成高斯光；

所述高斯光經(jīng)過(guò)小孔濾波后獲得所述信號(hào)光，實(shí)現(xiàn)OAM解復(fù)用。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種寬帶光學(xué)軌道角動(dòng)量復(fù)用及解復(fù)用裝置，其中，包括：

信號(hào)光發(fā)生模塊，用于生成多個(gè)獨(dú)立偏振、獨(dú)立波長(zhǎng)光源發(fā)出的信號(hào)光；

OAM光束生成模塊，用于將所述信號(hào)光，從不同角度入射到超表面光柵上，生成不同拓?fù)浜蓴?shù)的OAM光束；